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【电源设计小贴士14】:SEPIC转换器提供高效偏置电源

发布时间:2013-02-06 责任编辑:hedyxing

【导读】您想过使用一个单端初级电感转换器 (SEPIC) 拓扑结构来构建偏压电源吗?如果您不需要隔离,那么这种想法还是行的通的。SEPIC 拥有诸多特性,从而使其比非隔离式反向结构更具吸引力。

控制MOSFET和输出整流器振铃可减少电磁干扰 (EMI) 和电压应力。在许多情况下,这使您能够使用更低电压的部件,从而降低成本并提高效率。另外,多输出SEPIC可改善输出之间的交叉稳压,从而消除对于线性稳压器的需求。

图1 显示的是一个SEPIC转换器,像反向转换器一样它具有最少的部件数量。实际上,如果去除C1,该电路就是一个反向转换器。该电容可提供对其所连接半导体的电压钳位控制。当MOSFET开启时,该电容通过MOSFET对D1的反向电压进行钳位控制。当电源开关关闭时,在D1导电以前漏电压一直上升。在关闭期间,C1通过 D1和C2对MOSFET漏电压进行钳位控制。具有多个输出端的SEPIC转换器对绕组比构成限制。其中的一个次级绕组对初级绕组的匝比需为1:1,同时C1必须与之相连接。在图1所示的示例电路中,12-V 绕组的匝比为1:1,但它可能已经使用了5-V绕组作为替代。

多输出 SEPIC 转换器
图1 多输出 SEPIC 转换器

图1所示电路已经构建完成,并经过测试。分别将其作为带C1的 SEPIC 和没有C1的反向转换器运行。图 2 显示了两种运行模式下的MOSFET电压应力。在反向模式下,MOSFET漏极约为40V,而在 SEPIC模式下漏电压仅为25V。因此,反向设计不得不使用一个 40-V或60-V MOSFET,而SEPIC设计只需使用一个额定值仅为30V的MOSFET。另外,就EMI滤波而言,高频率(5 MHz 以上)振铃将是一个严重的问题。

完成对两种电路的交叉稳压测量后,您会发现SEPIC大体上更佳。两种设计中,5 V额定电压实际值为5.05 V,负载在0到满负载之间变化,同时输入电压被设定为12V或24V。SEPIC的12V电压维持在10%稳压频带内,而反向转换器的12V电压则上升至30V(高线压输入,12V无负载,5V全负载)。如果根据低电压应力选择功率部件,那么即使这两种结构的效率相同人们也会更倾向于使用SEPIC。



SEPIC极大地降低了EMI和电压应力。上图没有C1,而下图则安装了C1

图2 SEPIC极大地降低了EMI和电压应力。上图没有C1,而下图则安装了C1。

总之,对非隔离式电源而言,SEPIC是一种重要的拓扑结构。它将 MOSFET电压应力钳位控制在一个等于输入电压加输出电压的值,并消除了反向转换器中的EMI。减少的电压应力允许使用更低电压的部件,从而带来更高效率和更低成本的电源。EMI的降低可以简化最终产品的合规测试。最后,如果配置为多输出电源,则其交叉稳压将优于反向转换器。

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